NetLogo模型汇总
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NetLogo与复杂系统
NetLogo是最有意思的多主体建模工具乃至计算机建模工具之一,它直观、丰富、有趣,学习曲线平滑。从元胞自动机、沙堆模型到SIR病毒传播、人工社会模型等等,NetLogo可以通过简单算法对复杂系统进行建模。这些经典模型与NetLogo共同出现,我们早已将NetLogo视为复杂系统建模的第一选择。
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项目目标
为了更好的普及NetLogo语言和复杂系统理论,我们发起NetLogo词条众包项目。 旨在为NetLogo的中文学习者提供更好的学习参考资料,也为复杂科学爱好者提供简单有趣的入门途径。
本项目计划从NetLogo软件自带的模型库中,遴选出与复杂科学有关的模型,逐一搬运和翻译,建立集智百科词条。并在翻译过程中同步梳理模型中涉及到的复杂科学理论和方法,建立相应的索引。
你将获得
词条生产者将会更深入的学习和理解Netlogo模型,以及复杂系统基础理论。词条生产过程也是大家交换知识,共同学习的过程,生产的成果将为Netlogo社区和复杂科学社区建立优质的学习参考资料。
参与本次词条梳理工作的志愿者,完成工作可享受积分兑换奖励,详见激励制度。
编辑规范
本次NetLogo模型汇总词条项目旨在对复杂科学相关的模型进行梳理,建立完善的模型页面。
- 复杂科学相关NetLogo模型,对英文的模型描述进行翻译,建立集智百科词条。
- 梳理与模型相关的知识点,对词条进行知识点的补充与完善。
- 梳理词条中涉及到的复杂科学理论和方法,建立相应的标签/索引。
在编辑词条过程中应尊重原文的表述,根据自己的理解判断添加相应的翻译,检查译文是否符合汉语习惯,在初步了解相关背景的同时添加自己的思考。(详细的百科词条编辑案例语法可学习:编辑案例)
由于Netlogo词条编辑的来源在NetLogo模型库,本次词条梳理工作将由志愿者手动将模型内容添加到相应词条页面,并添加相应的中文翻译及模型代码。
编辑模板
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小编为本次NetLogo模型准备了词条模板:Flocking。
- 所有模型建立为英文页面(保留NetLogo中模型名称)
- 整理模型需要遵守如下框架,其中大部分内容为Netlogo模型库中的注释,保留英文并添加中文翻译即可:
- 模型的基本介绍及其背景(可自行添加更多的解释)
- 模型的运行规则(来自于NetLogo)
- 算法的实现(来自于NetLogo)
- 编者推荐(可自行推荐)
- 相关模型(可自行推荐)
- 现阶段的模型梳理主要旨在整理NetLogo中复杂科学相关的模型手册,算法的实现不限于NetLogo平台,我们鼓励大家提供更加完善的不同语言的算法实现。
任务领取中心
模型名称 | 模型类别 | 优先级 | 备注 | 标签 | 相关标签 | 认领人 | 认领时间 | 完成时间 |
Flocking | 多主体 | *** | 鸟群模型 | 多主体 | boids | AvecSally | 2022.04.16 | 2022.04.19 |
Fireflies | 多主体 | *** | 萤火虫同步闪烁 | 多主体,同步模型 | 同步 | |||
Ants | 多主体 | *** | 蚂蚁通过信息素,找到最短觅食路径 | 多主体,优化算法,蚁群算法 | ||||
Repressilator 1D | 多主体 | *** | 一维基因调控网络。 | 调控网络 | 基因调控网络 | |||
Virus | 多主体 | *** | 病毒传播,SIR模型 | 传播动力学 | SIR,流行病传播 | 董小圈 | 2022.04.20 | |
Vision Evolution | 多主体 | *** | 水生生物(鱼类)演进到陆地过程中,眼睛大小的进化 | 复杂适应系统 | 自然选择,演化 | |||
Sex Ratio Equilibrium | 多主体 | *** | 探索成年男女比例接近1:1的原因 | 种群动力学,多主体 | 演化 | |||
Wolf Sheep Stride Inheritance | 多主体 | *** | 狼捕食羊,奔跑速度可以遗传 | 种群动力学 | 生态系统,食物链/网 | 王嘉旋 | 2022.04.20 | |
Fur | 其他 | *** | 动物身上斑纹的形成,细胞分泌两种物质促进或抑制颜色的形成。 | 动力系统 | 斑图,图灵斑图 | |||
Enzyme Kinetics | 多主体 | *** | 酶促动力学。化学反应中酶,底物,和产物之间的动力学关系。 | 动力系统 | 酶促动力学 | |||
DLA | 多主体 | *** | 粒子做布朗运动,当粒子相遇时聚合到一起,形成分形图案 | 动力系统,斑图,分形 | 布朗运动,分形,分形树,DLA | 李博 | 2022.06.06 | |
DLA Alternate | 多主体 | *** | 同DLA模型,区别在于粒子的接触是点,固定位置更加精确 | 动力系统,斑图 | DLA | |||
DLA Alternate Linear | 多主体 | *** | 同DLA模型,区别在于初始固定粒子不是一个单点,而是一条直线。模型很像珊瑚生长的过程 | 动力系统,斑图 | DLA | |||
GasLab Maxwells Demon | 多主体 | *** | 麦克斯韦妖。一个密闭容器分为左右两边,麦克斯韦妖可以识别每个分子的速度,让速度快的分子进入一侧,速度慢的进入另一侧。从而违反热力学第二定律。 | 热力学第二定律,麦克斯韦妖 | ||||
GasLab Second Law | 多主体 | *** | 通过气体模型描述热力学第二定律。气体分为两个部分,初始时候气体分布不平衡,随着时间进行,气体速度趋同,熵增。螺旋桨运动减弱 | ?,理想气体模型 | 热力学第二定律,熵 | |||
Ising | 多主体 | *** | 通过自旋子(spins)从微观角度解释磁性的产生。 | 伊辛模型,自旋模型 | 统计物理,相变,随机过程 | |||
Membrane Formation | 多主体 | *** | 细胞膜的形成。 | |||||
N-Bodies | 多主体 | *** | 多体问题。多个质量体在引力作用下的运动 | 动力系统 | 多体问题,混沌 | |||
Sandpile | 多主体 | *** | 沙堆模型。每个格子可以容纳3粒沙,否则格子中的沙将滑向邻居格子。当沙不断向平面中的格子下落时,将自发到达临界状态而形成崩塌。与沙粒模型不同的是,沙堆模型中沙粒落在平面的网络上。 | 多主体 | 自组织,临界现象,幂律分布 | |||
Osmotic Pressure | 多主体 | *** | 渗透压模型。容器中有溶剂,溶质以及半透膜(只允许溶剂分子通过)。根据渗透的依数性原理(即由数量决定),溶剂分子将会移动使膜两侧压力平衡。 | 多主体 | ||||
Artificial Neural Net - Perceptron | 多主体 | *** | 人工神经网络-感知机模型。使用agent模拟神经元的功能,即接收不同输入信号,当信号的和(带权重)超出某个阈值时,输出1,否则输出-1. | 多主体,神经网络 | 感知机 | |||
Artificial Neural Net - Multilayer | 多主体 | *** | 人工神经网络-多层感知机模型。使用agent模拟神经元的功能,即接收不同输入信号,当信号的和(带权重)超出某个阈值时,输出1,否则输出-1. 这里使用了两层感知机,中间层也成为隐藏层,并且接收输入信号后,做了sigmoid变换再输出。 | 多主体,神经网络 | 多层感知机,前馈神经网络 | |||
Brian's Brain | 元胞自动机 | *** | 布莱恩的大脑。二维元胞自动机模型,每个节点有3种状态,与一般的二维元胞自动机相比,该模型可以形成更多稳定的构型。 | 元胞自动机,二维元胞自动机 | ||||
CA 1D Elementary | 元胞自动机 | *** | 一维元胞自动机。元胞自动机是通过和邻居的互动规则决定下一步状态的计算机。一维元胞自动机的邻居只有左右两个。本模型是一维元胞自动机的集合,可以选择256条规则中的一条 | 元胞自动机,一维元胞自动机 | ||||
Life Turtle-Based | 元胞自动机 | *** | 生命游戏的turtle版本。生命游戏是著名的二维元胞自动机 | 元胞自动机,二维元胞自动机 | 生命游戏 | |||
Life | 元胞自动机 | *** | 著名的二维元胞自动机。 | 元胞自动机,二维元胞自动机 | 生命游戏 | |||
Dining Philosophers | 多主体 | *** | 哲学家的晚宴,同步模型。哲学家在圆桌上准备吃饭,叉子在每两个人之间。每个人吃饭需要左右两把叉子。设计策略使得所有人能较均衡的吃到食物。 | 同步模型 | ||||
K-Means Clustering | 多主体 | *** | 目标是将散点聚类。设定k个类别数,和每个类初始的中心点,所有点计算和每个中心点的聚类,按最近的距离赋予类别k.迭代计算 | 优化算法 | 聚类,K-means,机器学习 | |||
PageRank | 多主体 | *** | 使用迭代算法确定网络上节点的中心性。 | 优化算法 | 节点中心性,网络节点排序,机器学习 | |||
Particle Swarm Optimization | 多主体 | *** | 粒子集群优化算法。 | 优化算法,集群优化算法 | 机器学习,PSO,fitness landscape,适应度函数 | |||
Robby the Robot | 多主体 | *** | 扫地机器人。机器人可以执行7种动作,并有相应的奖励和惩罚。根据遗传算法产生新的动作策略 | 优化算法,遗传算法 | ||||
Simple Genetic Algorithm | 多主体 | *** | 简单遗传算法。使用一个简单的目标,即生成全1的数字串,来说明遗传算法的原理。 | 遗传算法,组合优化 | ||||
Vants | 元胞自动机 | *** | 朗顿的蚂蚁。在运行1万多步后会产生有一定规则的路劲。 | 元胞自动机 | 朗顿的蚂蚁 | |||
Fire | 多主体 | *** | 森林火灾模型。火沿着森林蔓延,当森林密度达到阈值时整个森林都会燃烧、 | 多主体 | 临界现象 | |||
Percolation | 多主体 | *** | 渗流。本模型描绘石油在土中渗透的过程。 | 渗流 | ||||
River Meanders | 多主体 | *** | 河流变迁。描绘土,水,流三者的相互作用。包括土的沉淀和流的侵蚀,从而形成蜿蜒的河流。 | 多主体 | 河道形成 | |||
Flocking Vee Formations | 多主体 | ** | 鸟群按规则形成V字形 | 多主体 | ||||
Honeycomb | 多主体 | ** | 蜜蜂建造六边形蜂房 | 多主体 | ||||
Moths | 多主体 | ** | 飞蛾靠近光源并环绕飞行 | 多主体 | ||||
Ant Lines | 多主体 | ** | 蚁队从巢穴出发奔向食物,形成觅食曲线 | 多主体 | ||||
Boiling | 元胞自动机 | ** | 水沸腾,通过吸热散热形成斑图 | 元胞自动机 | ||||
B-Z Reaction | 元胞自动机 | ** | 在两种状态中振荡的化学反应 | 元胞自动机,正反馈,负反馈 | ||||
Blood Sugar Regulation | 多主体 | ** | 血糖调节。胰岛素,胰高血糖素和血糖含量相互作用。 | 反馈 | 自适应系统 | |||
Disease Solo | 多主体 | ** | 单病例疾病传播. 感染者追逐易感者,或易感者躲避感染者 | 传播动力学 | 流行病传播 | |||
CRISPR Bacterium | 多主体 | ** | 细菌对抗病毒 | 复杂适应系统 | 免疫,CRISPR | |||
GenDrift P global | 多主体 | ** | 基因漂变,性状的遗传可以是随机的,与选择压力无关 | 多主体 | 基因演化,基因漂变 | |||
Bacterial Infection | 多主体 | ** | 细菌抗生素演化 | 复杂适应系统 | 自然选择,人工选择 | |||
Bug Hunt Camouflage | 多主体 | ** | 鸟捕虫。观察者充当鸟的角色,虫根据自然选择会改变颜色,伪装自己 | 复杂适应系统 | 自然选择,模型观察者可互动 | |||
Bug Hunt Speeds | 多主体 | ** | 鸟捕虫。观察者充当鸟的角色,不同条件下快的或慢的更容易虫被吃掉 | 复杂适应系统 | 自然选择,人工选择,模型观察者可互动 | |||
Mimicry | 多主体 | ** | 拟态,物种模仿其他物种的颜色或其他有利性状。 | 复杂适应系统 | 自然选择,拟态 | |||
Fairy Circles | 多主体 | ** | 沙漠中草环(外圈草,中间是荒地)的形成 | 复杂适应系统 | 自然选择,演化 | |||
Algae | 多主体 | ** | 藻类在水中垂直往复迁移 | 复杂适应系统 | 自然选择,演化 | |||
Rabbits Grass Weeds | 多主体 | ** | 兔,草,种子 | 种群动力学 | 生态系统,食物链/网 | |||
Rock Paper Scissors | 混合 | ** | 石头剪刀布 | 种群动力学 | 生态系统 | |||
Simple Birth Rates | 多主体 | ** | 出生率如何影响种群数量 | 种群动力学 | ||||
Shepherds | 多主体 | ** | 牧羊人,目标是将羊赶到一个羊圈中 | 决策 | ||||
Termites | 多主体 | ** | 白蚁,目标是将木屑搬到一个木屑堆中 | 决策 | ||||
Radical Polymerization | 多主体 | ** | 自由基聚合反应。自由基与单质聚合形成长链聚合物。 | 动力系统 | Chemical kinetics(化学动力学),反应动力学 | |||
Gas Chromatography | 多主体 | ** | 气相色谱法,不同分子通过某一材料时有不同的速度,据此区分不同的分子 | 色谱 | ||||
Crystallization Basic | 多主体 | ** | 结晶。描述熔融的金属冷却的过程,外层低温部分先冷却,随后里层原子冷却时又受到相邻外层原子的影响。 | 结晶动力学 | ||||
Crystallization Directed | 多主体 | ** | 金属冷却结晶过程一般是从外向内。如果加热部分外表面的,使这部分冷却延迟,就可以产生不同的结晶形状。 | 结晶动力学 | ||||
Heat Diffusion | 元胞自动机 | ** | 热传导。模拟热量在薄片上的传导 | 偏微分方程,扩散方程 | 导热动力学 | |||
Lennard-Jones | 多主体 | ** | 描述原子在势能和温度的作用下,采用蒙特卡罗方法做随机运动.即原子先随机转移到下一个位置,然后根据概率条件判断该次转移保留或取消 | 蒙特卡罗模拟 | 统计物理 | |||
Reactor Top Down | 多主体 | ** | 核裂变反应。描述在核裂变时中子,轰击铀核产生新的中子这一链式反应。以及用控制棒吸收中子,控制能量释放的过程。 | 反馈 | 链式反应,核裂变 | |||
Reactor X-Section | 多主体 | ** | 描述核反应堆中的核裂变反应。核裂变时中子轰击铀核产生新的中子——链式反应。反应容器中控制棒的深度控制反应速率 | 反馈 | 核裂变,链式反应 | |||
Sand | 多主体 | ** | 沙粒模型。由4条规则描绘沙粒下落时的相互作用规律。 | 元胞自动机 | 自组织 | |||
Turbulence | 元胞自动机 | ** | 湍流模型。由层流到湍流可以由液体单元的耦合强度引起,也可以由摩擦引起。并且从层流到湍流存在临界现象。 | 元胞自动机 | 连续元胞自动机,耦合晶格,临界现象 | |||
CA 1D Rule 110 | 元胞自动机 | ** | 110号规则下的元胞自动机,现象是从一个点变成以直角三角形 | 一维元胞自动机,元胞自动机 | ||||
CA 1D Rule 250 | 元胞自动机 | ** | 250号规则的元胞自动机,现象是从一点开始生成等腰三角形。 | 一维元胞自动机,元胞自动机 | ||||
CA 1D Rule 30 Turtle | 元胞自动机 | ** | 30号规则的元胞自动机,agent是turtle. | 一维元胞自动机,元胞自动机 | ||||
CA 1D Rule 90 | 元胞自动机 | ** | 90号规则的元胞自动机,agent是patch. | 一维元胞自动机,元胞自动机 | ||||
CA 1D Totalistic | 元胞自动机 | ** | 有3种状态的一维元胞自动机 | 一维元胞自动机,元胞自动机 | ||||
CA Continuous | 元胞自动机 | ** | 一维连续元胞自动机 | 一维元胞自动机,元胞自动机 | ||||
CA Stochastic | 元胞自动机 | ** | 一维随机元胞自动机。此元胞自动机的行为是随机的,依概率觉得,可以模拟晶体生长,沸腾,湍流等过程。 | 一维元胞自动机,元胞自动机 | ||||
Hex Cell Aggregation | 元胞自动机 | ** | 细胞排列在六边形的格子中,每个细有激活和死亡两种状态,细胞按照规则,由邻居的状态决定下一步的状态。设置不同的规则,呈现不同的pattern. | 二维元胞自动机 | ||||
Particle System Flame | 多主体 | ** | 用粒子模拟火焰。每个粒子在上升时受到火焰中心的力 | 粒子系统 | 计算机图形学 | |||
Robotic Factory | 多主体 | ** | 使用模拟的机器人按规则进行生产线作业。 | 决策 | 自组织 | |||
SmoothLife | 元胞自动机 | ** | 连续版本的生命游戏。主要是patch的值变得连续,以及cell的状态变得连续 | 动力系统 | 生命游戏 | |||
Erosion | 多主体 | ** | 河流侵蚀。河流经过地表时,土层侵蚀下沉。 | 多主体 | 地球科学 | |||
Lightning | 多主体 | ** | 闪电的形成。 | 多主体 | ||||
Follower | 多主体 | * | 分散的turtle按规则跟随或被跟随,形成长链。 | 多主体 | ||||
GenJam - Duple | 其他 | * | 遗传算法生成鼓的节奏 | 优化算法,遗传算法 | ||||
Daisyworld | 多主体 | * | 雏菊世界,两种雏菊和环境相互作用 | 复杂适应系统 | ||||
Chaos in a Box | 其他 | * | 小球在盒子中的运动 | 混沌 | ||||
Kicked Rotator | 其他 | * | 单个粒子,接受周期性的脉冲力(kicked),沿着圆周无摩擦、无引力的运动。当击打强度超过某阈值时,会出现混沌现象。 | 动力系统 | 混沌,相图 | |||
Kicked Rotators | 多主体 | * | 多个粒子按Kicked Rotator的规则同时运动, | 动力系统 | 混沌,相图,混沌海洋 | |||
Crystallization Moving | 多主体 | * | 结晶过程中,原子可以移动。此时会在金属中形成空腔 | 结晶动力学 | ||||
Dislocation Motion and Deformation | 多主体 | * | 外力作用引发的材料中的应力和应变,尤其是边缘错位现象。 | 分子动力学模拟,材料模拟 | ||||
Polymer Dynamics | 元胞自动机 | * | 化学单体和相邻的化学单体互相作用,形成聚合物。建议在3D视图下观看 | 元胞自动机 | 材料模拟 | |||
Solid Diffusion | 多主体 | * | 固体扩散。具体的,是空位扩散。即由温度和金属晶体中的空位引起的扩散作用。 | 材料模拟,固体扩散 | ||||
Random Balls | 多主体 | * | 小球在平面上随机运动,并画出小球质心的运动轨迹。会发现小球增多时,质心的轨迹逐渐局限在某一范围,并且中间厚边缘少 | 统计物理 | ||||
Thermostat | 其他 | * | 恒温器模型。恒温器有开和关两种状态,当温度较高时处于关状态,当温度较低时处于开状态。从而实现温度的调节。 | 反馈 | 系统控制 | |||
Lattice Gas Automaton | 元胞自动机 | * | 晶格气体元胞自动机。用于描绘圆形波的传播。在这个模型中,每个cell的邻居采用的是2*2 Margolus neighborhood. | 元胞自动机 | 流体力学 | |||
Wave Machine | 多主体 | * | 波在膜上的传播。在膜上有振源,膜的刚度影响传播性质,振幅相同时,刚度越大,传播越快。 | 多主体 | 波动现象 | |||
Particle System Fountain | 多主体 | * | 粒子系统山峰。每个粒子从底部向上,出发受到引力,风,粘滞力的影响改变轨迹,形成山峰的形状。 | 粒子系统 | 计算机图形学 | |||
Climate Change | 多主体 | * | 气候变化。模拟阳光,云层,地面,co2作用下气温的变化。 | 多主体 | 气候模拟 | |||
Raindrops | 多主体 | 雨滴在池塘中的传播。模型表明液体表面张力越大,波传播越慢。 | ||||||
Painted Desert Challenge | 多主体 | 白蚁搬运木屑。木屑有不同的颜色, | 决策 | 去中心化决策 | ||||
Particle System Waterfall | 多主体 | 粒子系统瀑布。每个粒子从左上方产生,受重力,风,粘滞力以及地面产生的作用,形成瀑布的形状。 | 粒子系统 | 计算机图形学 | ||||
Turing Machine 2D | 其他 | 二维图灵机。在二维空间上有多个读写头的图灵机。图灵机根据自带的规则集,自身状态和环境状态产生动作。 | 图灵机 | |||||
Simulated Annealing | 多主体 | 模拟退火。系统有一个能量函数,目标是使全局能量函数最小化。系统随机产生一些变化,如果该变化使能量函数减小,则接受变化。否则以一定概率接受变化。 | 模拟退火,优化算法 | |||||
Wandering Letters | 多主体 | 字母拼字。每个字母知道前一个字母和所在单词的长度。当字母运动时,字母通过跟随其目标实现正确的排列。 | 多主体 | |||||
志愿者信息
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Sherry | |||
董小圈 |